JP4732153B2 - Pixel interpolation method and apparatus, and image reading apparatus - Google Patents

Pixel interpolation method and apparatus, and image reading apparatus Download PDF

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本発明は画素読取素子を用いた画像の読み取り時に用いられる画素補間方法及び装置と、その機構を用いた画像読取装置に関し、特に画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値を付与する技術に係るものである。   The present invention relates to a pixel interpolation method and apparatus used at the time of reading an image using a pixel reading element, and an image reading apparatus using the mechanism, and more particularly to a technique for giving a pixel level value of a pixel to be interpolated missing in an image. It is concerned.

帳票の画像を読み取りOCR等の画像処理を行うための画像読取装置が知られている。例えば本件出願人らによる特許文献1に開示される帳票読取装置は帳票のイメージデータを読み取り、該イメージデータを2値化した2値化データを格納するOCR用メモリと、読み取ったイメージデータ全体を格納する全体用画像メモリとを備え、OCR用メモリに格納した2値化データから文字認識を行って出力すると共に、前記全体用画像メモリに格納したイメージデータを出力する構成である。   An image reading apparatus for reading a form image and performing image processing such as OCR is known. For example, the form reading device disclosed in Patent Document 1 by the present applicants reads image data of a form, stores an OCR memory that stores binarized data obtained by binarizing the image data, and reads the entire read image data. An overall image memory for storing, and performing character recognition from the binarized data stored in the OCR memory and outputting it, and outputting the image data stored in the overall image memory.

特開2004−287927号公報JP 2004-287927 A

このような読取装置に用いられる密着センサ(コンタクトイメージセンサ、CIS)は、ウエハーから切り取られた複数のセンサチップを並べて配置する方式が主流である。センサチップには多数の画素読取素子が形成されているが、さらに読取幅に相当する画像読取素子を配列するために、図12に示すようにセンサチップを並列させている。   A contact sensor (contact image sensor, CIS) used in such a reading apparatus is mainly a system in which a plurality of sensor chips cut out from a wafer are arranged side by side. A large number of pixel reading elements are formed on the sensor chip. In order to further arrange image reading elements corresponding to the reading width, the sensor chips are arranged in parallel as shown in FIG.

センサチップ間は本来間隙がないことが望ましいが、実際には物理的に困難であるため、できるかぎり密着させて1画素以下に配置することが行われている。もっともこの方法ではセンサチップ間に撮像しないギャップが生じるのでギャップ部分が潰れてしまう問題がある。OCR等の文字認識を行うとこのギャップの影響により認識率低下等の重大な影響を及ぼしてしまう。   Although it is desirable that there is essentially no gap between the sensor chips, since it is physically difficult in practice, it is arranged to be as close as possible to one pixel or less. However, this method has a problem that gaps that are not imaged are generated between the sensor chips and the gap portions are crushed. When character recognition such as OCR is performed, the influence of this gap has a serious effect such as a reduction in recognition rate.

そこで図12のようにセンサチップ1(120)とセンサチップ2(121)との間のギャップ(122)を丁度1画素幅となるようにセンサチップ(120)(121)を配置し、そのギャップ(122)を周辺の画素情報を元に補間する方法が取られている。
補間方法としては特許文献2ないし4に開示されるような技術が知られている。
Therefore, as shown in FIG. 12, the sensor chips (120) and (121) are arranged so that the gap (122) between the sensor chip 1 (120) and the sensor chip 2 (121) is exactly one pixel width, and the gap A method of interpolating (122) based on peripheral pixel information is used.
As an interpolation method, techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4 are known.

特開2000−196835号公報JP 2000-196835 A 特開2004−274573号公報JP 2004-274573 A 特開2004−356933号公報JP 2004-356933 A

特許文献2は、センサチップ間のギャップによる原稿読取時の画像情報の欠落を防止するものであり、複数のセンサチップのセンサチップ間のギャップ情報を測定し、画素読取素子から出力された画像信号と該ギャップ情報に基づいてセンサチップ間の画像信号を補間する技術を開示する。
本技術では処理負荷を抑制して補間することを実現する反面、補間には線形補間を用いており画像の再現性が十分とは言えない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-228561 prevents image information from being lost when reading a document due to a gap between sensor chips, measures gap information between sensor chips of a plurality of sensor chips, and outputs image signals from pixel reading elements. And a technique for interpolating an image signal between sensor chips based on the gap information.
While this technique achieves interpolation while suppressing the processing load, linear interpolation is used for interpolation, and image reproducibility is not sufficient.

特許文献3は、画像読み取りセンサ間の読み取り不可能な画素(注目画素)を補間するための補間画素データを、フィルタによって算出する技術を開示している。フィルタとして、フィルタサイズの異なる複数のフィルタを設け、画素補間手段が注目画素の近傍の画素の平坦度を検出し、その検出結果に応じて複数のフィルタの切り換えを行う。
本技術によると注目画素の近傍の画素の平坦度を検出処理するのに加えてフィルタ手段を切り替える処理が必要となり、処理が煩雑で処理負荷の高いものとなる可能性がある。しかもいくつかのフィルタにより補間をするため必ずしも最適な補間画素データが得られるとは限らない。
Patent Document 3 discloses a technique for calculating interpolation pixel data for interpolating unreadable pixels (pixels of interest) between image reading sensors using a filter. A plurality of filters having different filter sizes are provided as filters, and the pixel interpolation unit detects the flatness of pixels in the vicinity of the target pixel, and switches the plurality of filters according to the detection result.
According to the present technology, in addition to detecting the flatness of a pixel in the vicinity of the pixel of interest, it is necessary to perform a process of switching the filter means, which may cause a complicated process and a high processing load. In addition, since interpolation is performed using several filters, optimal interpolation pixel data is not always obtained.

特許文献4は、欠落画素両側それぞれの複数の画素データを用いて補間する技術を開示し、これによって欠落画素の対応位置に濃度のピークがあるような場合にも欠落画素の画素データをより適切に補間することができるとしている。
確かにこの方法によると従来では十分に再現ができなかったようなパターンでも、ある程度は的確な補間が可能となる場合があるが、該開示が想定する場合以外の多くのパターンについては従来同様であり再現性が高いとは言えない。
Patent Document 4 discloses a technique for interpolating using a plurality of pixel data on both sides of a missing pixel, thereby making the pixel data of the missing pixel more appropriate even when there is a density peak at the corresponding position of the missing pixel. Can be interpolated.
Certainly, according to this method, even a pattern that could not be reproduced sufficiently in the past may be able to be accurately interpolated to some extent, but many patterns other than those assumed by the disclosure are the same as in the past. There is no high reproducibility.

このように従来開示されていた画素の補間方法は、特に帳票のOCRの際などに不可欠な文字の輪郭/内部等の再現性が十分でなく、認識率の低下が避けられない。あるいは、高度な推定手法を用いて再現性の向上を目的とすると非常に多くの計算機資源を消費してしまい、高速かつ簡便な処理を実現することができない。   As described above, the pixel interpolation method disclosed in the related art does not have sufficient reproducibility of the outline / inside of a character, which is indispensable particularly in the case of OCR of a form, and a reduction in recognition rate is inevitable. Alternatively, if an advanced estimation method is used to improve reproducibility, a great amount of computer resources are consumed, and high-speed and simple processing cannot be realized.

本発明は以上のような従来の技術が有する問題点に鑑みて創出されたものであり、並列された複数の画素読取素子を走査して読み取った画像中で欠損した補間対象画素に的確な画素レベル値を付与すると共に、簡便かつ高速な処理の実現を図るものである。   The present invention was created in view of the above-described problems of the prior art, and is an accurate pixel as an interpolation target pixel missing in an image read by scanning a plurality of parallel pixel reading elements. A level value is given and a simple and high-speed process is realized.

上記課題の解決を図るため、本発明は次のような手段を提供する。
すなわち請求項1に記載の発明は、複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することで画像を読み取る際に、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値を付与する画素補間方法である。
そして該方法ではまず、画素レベル値群取得手段が、該補間対象画素から第1の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群と、該第1の向きとは反対向きである第2の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群とを取得する画素レベル値群取得ステップを有する。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
That is, according to the first aspect of the present invention, when an image is read by scanning the reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel, the pixel level value of the interpolation target pixel missing in the image is given. This is a pixel interpolation method.
In this method, first, the pixel level value group acquisition means is in a direction opposite to the first direction and the pixel level value group assigned to a predetermined number of pixels connected in a first direction from the interpolation target pixel. A pixel level value group acquisition step of acquiring a pixel level value group assigned to a predetermined number of pixels connected in a second direction;

画素レベル値群取得ステップに続き、画素レベル予測演算手段が、該各画素レベル値群を次の数10から数12で表される画素レベル予測式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの画素レベル予測値FD_L及びFD_Rを演算する画素レベル予測演算ステップと、重み付け値演算手段が、該各画素レベル値群を第1の方向及び第2の方向の偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることによって第1の方向及び第2の方向に加重した重み付けを行う重み付け算出式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの重み付け値を演算する重み付け値演算ステップとを同時又はいずれかの順序で処理する。
(数10)
画素のレベル値が、P1>P2 且つ P4<P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2−(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4−(|P4−P5|)
(数11)
画素のレベル値が、P1<P2 且つ P4>P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2+(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4+(|P4−P5|)
(数12)
画素のレベル値が、前記数1又は数2の関係以外のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2
第2の向きの予測値FD_R=P4
Subsequent to the pixel level value group acquisition step, the pixel level prediction calculation means uses the pixel level prediction formulas expressed by the following formulas 10 to 12 for each pixel level value group in the first direction and the second direction. The pixel level prediction calculation step for calculating the respective pixel level prediction values FD_L and FD_R , and the weighting value calculation means, for each pixel level value group, the opposite side of the sum of the squares of the deviations in the first direction and the second direction. The weight value calculation for calculating the weight value in each of the first direction and the second direction using a weight calculation formula that performs weighting weighted in the first direction and the second direction by taking the ratio of the squares of the deviations Process the steps simultaneously or in any order.
(Equation 10)
When the level value of the pixel is P1> P2 and P4 <P5
Predicted value FD_L = P2- (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R in the second direction = P4- (| P4-P5 |)
(Equation 11)
When the level value of the pixel is P1 <P2 and P4> P5
Predicted value FD_L = P2 + (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R = P4 + (| P4-P5 |) in the second direction
(Equation 12)
When the level value of the pixel is other than the relationship of Equation 1 or Equation 2
Predicted value FD_L = P2 in the first direction
Prediction value FD_R = P4 in the second direction

さらに、補間対象画素レベル値演算手段が、該第1の向きの画素レベル予測値に該第1の向きの重み付け値を乗じると共に、該第2の向きの画素レベル予測値に該第2の向きの重み付け値を乗じる演算を含む補間対象画素レベル算出式を用いて該補間対象画素の画素レベル値を算出する補間対象画素レベル値演算ステップを有することを特徴とする。   Further, the interpolation target pixel level value calculating means multiplies the pixel direction predicted value in the first direction by the weighting value in the first direction, and the pixel level predicted value in the second direction in the second direction. An interpolation target pixel level value calculating step of calculating a pixel level value of the interpolation target pixel using an interpolation target pixel level calculation formula including a calculation of multiplying the weighting value of.

本発明の請求項2に係る発明は、上記の画素レベル予測演算ステップにおいて、上記各画素レベル値群からそれぞれ少なくとも2個の画素レベル値を抽出し、該画素レベル値が第1の向き及び第2の向きのいずれにおいても前記補間対象画素に向かって上昇しているとき、又は該補間対象画素に向かって下落しているときには、各向きにおける上昇率又は下落率から該補間対象画素に相当する画素レベル値をそれぞれ算出して画素レベル予測値とする一方、それ以外のときには、該補間対象画素に各向きにおいて連接する画素の画素レベル値をそれぞれの画素レベル予測値とすることを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, in the pixel level prediction calculation step, at least two pixel level values are extracted from each of the pixel level value groups, and the pixel level values are in a first direction and a first direction. In any of the two directions, when rising toward the interpolation target pixel, or when falling toward the interpolation target pixel, it corresponds to the interpolation target pixel from the rising rate or falling rate in each direction. The pixel level value is calculated and used as a pixel level predicted value. Otherwise, the pixel level value of a pixel connected to the interpolation target pixel in each direction is used as the pixel level predicted value. Is.

請求項3に記載の発明は、上記の重み付け値演算ステップにおいて、上記の第1の向きにおける画素レベル値群を平均した第1平均値と、第2の向きにおける画素レベル値群を平均した第2平均値と、補間対象画素から双方の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値を平均した中央平均値とを算出する。
そして、該第1平均値と中央平均値との第1偏差、及び該第2平均値と中央平均値との第2偏差を比較して偏差が少ない方により大きな重み付け値を付与することを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the weighting value calculating step, a first average value obtained by averaging the pixel level value group in the first direction and a pixel level value group obtained by averaging the pixel level value group in the second direction. 2 An average value and a median average value obtained by averaging pixel level values given to a predetermined number of pixels connected in both directions from the interpolation target pixel are calculated.
Then, the first deviation between the first average value and the median average value and the second deviation between the second average value and the median average value are compared, and a larger weighting value is given to the smaller deviation. And

請求項4に記載の発明は、上記の画素補間方法において、補間対象画素レベル値演算ステップに続き、画素レベル値制限手段が、該補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、上記で求めた補間対象画素の画素レベル値を該範囲内となるように補正する画素レベル値制限ステップを有することを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, in the above-described pixel interpolation method, following the interpolation target pixel level value calculating step, the pixel level value limiting means has predetermined first and second directions respectively from the interpolation target pixel. A pixel level value restriction range based on at least one of the maximum value and the minimum value is determined from the peripheral pixel level value group assigned to the pixels of the peripheral pixel number, and the pixel level value of the interpolation target pixel obtained above is determined. It has a pixel level value limiting step for correcting to be within the range.

請求項5に記載の発明は、上記の画素補間方法において画素レベル値として、画素の色相値、彩度値、明度値の少なくともいずれかを用いることのできる構成を提供するものである。   The invention described in claim 5 provides a configuration in which at least one of a hue value, a saturation value, and a brightness value of a pixel can be used as a pixel level value in the pixel interpolation method.

本発明は上記画素補間方法を実施する画素補間装置として提供することもできる。すなわち、請求項6に記載の発明は、複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することで画像を読み取る際に、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値を付与する画素補間装置を提供する。
該装置には、該補間対象画素から第1の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群と、該第1の向きとは反対向きである第2の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群とを取得する画素レベル値群取得手段と、該各画素レベル値群を次の数13から数15で表される画素レベル予測式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの画素レベル予測値を演算する画素レベル予測演算手段とを備える。
(数13)
画素のレベル値が、P1>P2 且つ P4<P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2−(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4−(|P4−P5|)
(数14)
画素のレベル値が、P1<P2 且つ P4>P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2+(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4+(|P4−P5|)
(数15)
画素のレベル値が、前記数1又は数2の関係以外のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2
第2の向きの予測値FD_R=P4
さらに、該各画素レベル値群を第1の方向及び第2の方向の偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることによって第1の方向及び第2の方向に加重した重み付けを行う重み付け算出式に入力して第1の向き及び第2の向きそれぞれの重み付け値を演算する重み付け値演算手段と、該第1の向きの画素レベル予測値FD_Lに該第1の向きの重み付け値を乗じると共に、該第2の向きの画素レベル予測値FD_Rに該第2の向きの重み付け値を乗じる演算を含む補間対象画素レベル算出式に基づいて該補間対象画素の画素レベル値を算出する補間対象画素レベル値演算手段とを備えることを特徴とする。
The present invention can also be provided as a pixel interpolation device that implements the pixel interpolation method. That is, in the invention of claim 6, when an image is read by scanning the reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel, the pixel level value of the interpolation target pixel missing in the image is set. A pixel interpolation device is provided.
The apparatus includes a group of pixel level values assigned to a predetermined number of pixels connected in a first direction from the interpolation target pixel, and a predetermined value connected in a second direction opposite to the first direction. The pixel level value group acquisition means for acquiring the pixel level value group assigned to the number of pixels, and each pixel level value group using the pixel level prediction formula expressed by the following Expression 13 to Expression 15 Pixel level prediction calculation means for calculating the pixel level prediction values in the respective directions and the second direction.
(Equation 13)
When the level value of the pixel is P1> P2 and P4 <P5
Predicted value FD_L = P2- (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R in the second direction = P4- (| P4-P5 |)
(Equation 14)
When the level value of the pixel is P1 <P2 and P4> P5
Predicted value FD_L = P2 + (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R = P4 + (| P4-P5 |) in the second direction
(Equation 15)
When the level value of the pixel is other than the relationship of Equation 1 or Equation 2
Predicted value FD_L = P2 in the first direction
Prediction value FD_R = P4 in the second direction
Further, the weighting in which each pixel level value group is weighted in the first direction and the second direction by taking the ratio of the square of the deviation on the opposite side to the sum of the squares of the deviations in the first direction and the second direction. Weighting value calculation means for calculating the weighting values in the first direction and the second direction by inputting into the weighting calculation formula for performing the weighting, and the weighting in the first direction to the pixel level predicted value FD_L in the first direction And a pixel level value of the interpolation target pixel is calculated based on an interpolation target pixel level calculation formula including an operation of multiplying the predicted pixel level value FD_R in the second direction by the weight value in the second direction. Interpolation target pixel level value calculating means is provided.

請求項7に記載の上記画素補間装置は、補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、上記補間対象画素レベル値演算手段が算出した補間対象画素の画素レベル値を該範囲内となるように補正する画素レベル値制限手段を備える構成を提供する。   The pixel interpolation device according to claim 7, wherein a maximum value or a minimum value is obtained from a peripheral pixel level value group assigned to pixels having a predetermined number of peripheral pixels in each of the first direction and the second direction from the interpolation target pixel. A pixel level value limiting unit that determines a pixel level value limiting range based on at least one of the pixel level values and corrects the pixel level value of the interpolation target pixel calculated by the interpolation target pixel level value calculating unit to be within the range. Provide configuration.

本発明はさらに、複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することで画像を読み取ると共に、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値を付与する画素補間機構を備えた画像読取装置として提供することもできる。
該装置には、該画素読取素子が読み出した画素レベル値を走査に伴って入力処理し、画像として蓄積する画像入力処理部と、上記画素補間装置と同態様の手段を備えた画素補間機構に加え、該画素補間機構により補間した補間対象画素を含む画像を出力する画像出力部とを備えたことを特徴とする。
The present invention further includes a pixel interpolation mechanism for reading an image by scanning a reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel in one column and for providing a pixel level value of an interpolation target pixel missing in the image. It can also be provided as an image reading apparatus.
The apparatus includes an image input processing unit that inputs pixel level values read by the pixel reading element in accordance with scanning and accumulates them as an image, and a pixel interpolation mechanism that includes means similar to the pixel interpolation device. In addition, an image output unit that outputs an image including an interpolation target pixel interpolated by the pixel interpolation mechanism is provided.

請求項9に記載の画像読取装置は画素補間機構に、上記補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、補間対象画素レベル値演算手段が算出した補間対象画素の画素レベル値を該範囲内となるように補正する画素レベル値制限手段を備えた構成を提供する。   The image reading apparatus according to claim 9, wherein the pixel interpolating mechanism is configured so that a maximum value is obtained from a peripheral pixel level value group assigned to pixels having a predetermined number of peripheral pixels in each of the first direction and the second direction from the interpolation target pixel. A pixel level value restriction that determines a pixel level value restriction range based on at least one of the value and the minimum value, and corrects the pixel level value of the interpolation target pixel calculated by the interpolation target pixel level value calculation means to be within the range A configuration comprising means is provided.

本発明の請求項1ないし5に記載の画素補間方法によれば、欠損した補間対象画素に連接する周辺の画素の画素レベル値から簡便な方法によって画素レベル値を予測すると共に、向きに応じた画素レベル値の予測と、その予測値に対する重み付けを行うことで従来に増して的確な画素レベル値の予測を実現するものである。   According to the pixel interpolation method of the first to fifth aspects of the present invention, the pixel level value is predicted by a simple method from the pixel level values of the peripheral pixels connected to the missing interpolation target pixel, and the pixel level value is determined according to the direction. By predicting the pixel level value and weighting the predicted value, a more accurate prediction of the pixel level value is realized than in the prior art.

請求項6及び7に記載の画素補間装置によっても上記と同様に高速かつ簡便な処理を可能とし、的確な画素レベル値の予測を実現するので、OCR等の画像処理装置に入力するのに好適な画像を出力する装置を提供することができる。   The pixel interpolation apparatus according to claims 6 and 7 also enables high-speed and simple processing as described above and realizes accurate prediction of the pixel level value, so that it is suitable for input to an image processing apparatus such as OCR. A device for outputting a simple image can be provided.

本発明の請求項8及び9に記載の画像読取装置は、画素補間機構を備えることにより再現性の高い画像を出力できる画像読取装置に寄与する。   The image reading apparatus according to the eighth and ninth aspects of the present invention contributes to an image reading apparatus that can output a highly reproducible image by including a pixel interpolation mechanism.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。なお本発明は以下の実施例に限られず適宜設計して実施することができる。
図1は本発明における画素補間方法の処理流れ図である。また、図2は本発明に係る画像読取装置の構成図である。本実施例では画像を画素毎に読み取るために1列に複数配列された画素読取素子(以下、読取部と呼ぶ。)を原稿紙面上で走査し、光電変換により電気信号として取得し、入力する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following examples and can be appropriately designed and implemented.
FIG. 1 is a processing flowchart of a pixel interpolation method according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram of the image reading apparatus according to the present invention. In the present embodiment, in order to read an image for each pixel, a plurality of pixel reading elements (hereinafter referred to as a reading unit) arranged in a row are scanned on the original paper surface, and are acquired and input as electric signals by photoelectric conversion. .

このとき取得した画素列には画素レベル値として色情報が含まれており、色合いを示す色相値や色の度合いを示す彩度値、明るさを示す明度値などの情報として取得してもよい。このうち、本実施例では色相値について赤(R)、緑(G)、青(B)をそれぞれ0〜255の256段階で取得する。従って、画素レベル値としては各画素についてRGB毎に256段階の値が付与されている。
このようにして得られたカラー画像(1)を入力する。
The acquired pixel column includes color information as a pixel level value, and may be acquired as information such as a hue value indicating hue, a saturation value indicating the degree of color, and a brightness value indicating brightness. . Among these, in the present embodiment, red (R), green (G), and blue (B) are acquired in 256 steps from 0 to 255 as hue values. Accordingly, as the pixel level value, 256 levels of values are assigned to each RGB for each pixel.
The color image (1) thus obtained is input.

該画像(1)には図12に示すようにセンサチップ間のギャップ(92)に起因する欠落画素が含まれており、この位置は読取部の構造情報から予め分かっている。そこで、以下に示す処理によって欠落画素に補間すべき画素レベル値を付与する。   The image (1) includes missing pixels due to the gap (92) between the sensor chips as shown in FIG. 12, and this position is known in advance from the structure information of the reading unit. Therefore, a pixel level value to be interpolated is assigned to the missing pixel by the following process.

なお、本実施例ではセンサチップ間のギャップで欠落した画素を補間するため読取部を走査すると走査方向に連続して画素が欠落しているが、本発明の実施にはこれに限らず画素読取素子があっても正常に読み取れなかった欠損画素や、素子の故障により読み取れない欠損画素を補間するために用いてもよい。   In this embodiment, when the scanning unit is scanned to interpolate the missing pixels in the gap between the sensor chips, pixels are continuously missing in the scanning direction. However, the present invention is not limited to this, and pixel reading is not limited thereto. It may be used to interpolate a defective pixel that cannot be read normally even if there is an element, or a defective pixel that cannot be read due to a failure of the element.

最初に、本発明の画像読取装置のうち、核心部分である画素補間機構について説述する。画素補間機構は図2の構成から読取部や、読取部からの信号をアナログ・デジタル変換など一次的に処理する周知の入力処理部、後述する補間対象画素を含む画像を出力するための画像出力部を除く機構である。   First, a pixel interpolation mechanism that is a core part of the image reading apparatus of the present invention will be described. The pixel interpolation mechanism has a configuration shown in FIG. 2, a reading unit, a well-known input processing unit that primarily processes a signal from the reading unit such as analog / digital conversion, and an image output for outputting an image including an interpolation target pixel described later. It is a mechanism excluding the part.

入力されたカラー画像(1)はまず画素レベル値群取得手段である画素レベル値取得部(20)において処理される。このとき、図1のようにグレーに変換してから画素レベル値を取得するステップと、カラーのまま画素レベル値を取得するステップにわけて処理する。前者の処理部としてグレー変換回路(201)及びグレー遅延器(202)が、後者の処理部としてカラー遅延器(203)が画素レベル値取得部(20)に設けられている。   The input color image (1) is first processed in a pixel level value acquisition unit (20) which is a pixel level value group acquisition means. At this time, as shown in FIG. 1, the process is divided into a step of acquiring the pixel level value after conversion to gray and a step of acquiring the pixel level value as it is in color. The pixel level value acquisition unit (20) includes a gray conversion circuit (201) and a gray delay unit (202) as the former processing unit, and a color delay unit (203) as the latter processing unit.

先に図1のグレー変換ステップ(S1)〜重み付け算出ステップ(S5)の処理を順に説述する。
グレー変換回路(201)は入力されたRGBの画素レベル値から数16の算出式に従って画素グレーレベル値を算出し、グレー画像に変換する。(S1)
(数16
グレー=0.3×R+0.59×G+0.11×B
First, the processing from the gray conversion step (S1) to the weighting calculation step (S5) in FIG. 1 will be described in order.
The gray conversion circuit (201) calculates a pixel gray level value from the input RGB pixel level value according to the equation ( 16 ) and converts it to a gray image. (S1)
(Equation 16 )
Gray = 0.3 x R + 0.59 x G + 0.11 x B

そして、該グレー画像をグレー遅延器(202)において5段階に遅延処理する。すなわち、図3に示すように欠落画素からある第1の向き(ここでは左向き)に向かって連接する2つの画素を抽出し、さらに第1の向きと反対向きの第2の向き(右向き)に連接する2つの画素を抽出し、この4つの画素に欠落画素を含めた5つの画素がそれぞれ異なる遅延を与えられて計算処理出来るようにしている。   Then, the gray image is delayed in five stages in the gray delay unit (202). That is, as shown in FIG. 3, two pixels connected from a missing pixel in a first direction (here, leftward) are extracted, and further in a second direction (rightward) opposite to the first direction. Two connected pixels are extracted, and five pixels including missing pixels are given different delays to the four pixels so that calculation processing can be performed.

ここで左側の2つ目の画素の画素グレーレベル値をGr1、左側で隣接する画素の値をGr2、右側に隣接する画素の値をGr4、右側に2つ目の画素の値をGr5として取得する。(S2)
左右の画素レベル値から欠落画素の画素レベル値を予測する際に、本発明では重み付け値を用いて的確な予測を図る。重み付け値は重み付け値演算手段である重み付け値演算部(22)によって算出される。
Here, the pixel gray level value of the second pixel on the left side is acquired as Gr1, the value of the adjacent pixel on the left side is Gr2, the value of the adjacent pixel on the right side is Gr4, and the value of the second pixel on the right side is acquired as Gr5. To do. (S2)
When predicting the pixel level value of the missing pixel from the left and right pixel level values, the present invention makes an accurate prediction using the weighting value. The weight value is calculated by a weight value calculator (22) which is a weight value calculator.

重み付け値演算部(22)には平均値算出回路(221)と、差分絶対値算出回路(222)、重み付け算出演算器(223)が設けられている。
まず複数の画素グレーレベル値の平均値を算出する平均値算出回路(221)によって数17〜数19の各算出処理を行う。
The weight value calculator (22) is provided with an average value calculation circuit (221), a difference absolute value calculation circuit (222), and a weight calculation calculator (223).
First, each calculation process of Expressions 17 to 19 is performed by an average value calculation circuit (221) that calculates an average value of a plurality of pixel gray level values.

(数17
左2画素のグレー濃度の平均値
Average_LEFT=(Gr1+Gr2)/2
(数18
右2画素のグレー濃度の平均値
Average_RIGHT=(Gr4+Gr5)/2
(数19
欠落画素を除いた周辺2画素のグレー濃度の平均値
Average_CENTER=(Gr2+Gr4)/2
(Equation 17 )
Average value of gray density of left two pixels Average_LEFT = (Gr1 + Gr2) / 2
(Equation 18 )
Average value of gray density of right two pixels Average_RIGHT = (Gr4 + Gr5) / 2
(Equation 19 )
Average gray density of two neighboring pixels excluding missing pixels Average_CENTER = (Gr2 + Gr4) / 2

すなわち、数17では左側の2画素(30)の画素グレーレベル値の平均値を、数18では右側の2画素(31)の画素グレーレベル値の平均値を、数19では欠落画素を中心に左右1画素(32)の画素グレーレベル値の平均値をそれぞれ求め、Average_LEFT、Average_RIGHT、Average_CENTERとして出力する。
本処理が図1における平均値算出ステップ(S3)である。
That is, in Equation 17 , the average value of the pixel gray level values of the left two pixels (30) is calculated, in Equation 18 , the average value of the pixel gray level values of the right two pixels (31) is calculated, and in Equation 19 , the missing pixels are the center. Average values of the pixel gray level values of the left and right pixels (32) are respectively obtained and output as Average_LEFT, Average_RIGHT, and Average_CENTER.
This process is an average value calculation step (S3) in FIG.

なお、上記では左右の平均値については連接する2つの画素の画素レベル値を平均したがさらに多くの画素の平均値、例えば3画素、4画素程度の平均値を用いても良い。中央の平均値についても欠落画素に連接する1画素に限らず、2〜3画素程度の平均値としてもよい。
このように平均値を用いることで、欠落画素に連接した画素が偶然に特異な値をとっていた場合でも、不適切なグレー濃度により処理することが防止できる。
In the above description, the pixel level values of two connected pixels are averaged for the left and right average values, but an average value of a larger number of pixels, for example, an average value of about three pixels or four pixels may be used. The average value at the center is not limited to one pixel connected to the missing pixel, and may be an average value of about 2 to 3 pixels.
By using the average value in this way, it is possible to prevent processing with an inappropriate gray density even when a pixel connected to a missing pixel accidentally takes a peculiar value.

次に、差分絶対値算出回路(222)において、左右画素の平均値と中央画素の平均値の差の絶対値を算出する。(ステップS4)
数20及び数21はこの算出式であり、左右の画素列間でのグレー濃度の変化がどの程度大きいかを測る指標として用いている。
Next, the absolute difference calculation circuit (222) calculates the absolute value of the difference between the average value of the left and right pixels and the average value of the center pixel. (Step S4)
Equations ( 20) and (21) are the calculation formulas, and are used as indicators for measuring how large the change in gray density between the left and right pixel columns is.

(数20
左側の偏差(第1偏差)
Difference_L=|Average_CENTER−Average_L|
(数21
右側の偏差(第2偏差)
Difference_R=|Average_CENTER−Average_R|
(Equation 20 )
Left deviation (first deviation)
Difference_L = | Average_CENTER-Average_L |
(Equation 21 )
Right deviation (second deviation)
Difference_R = | Average_CENTER-Average_R |

以上の2つの偏差から重み付け算出演算器(223)は偏差が少ない方により大きな重み付け値を付与するように演算を行う。ここで演算方法は任意に設定することができるが、本実施例では、次の数22及び数23に従う。 From the above two deviations, the weight calculation calculator (223) performs an operation so as to give a larger weight value to the one with the smaller deviation. Here, the calculation method can be arbitrarily set, but in the present embodiment, the following equations 22 and 23 are used.

(数22
各偏差の自乗
Diff_L2=Difference_L*Difference_L
Diff_R2=Difference_R*Difference_R
(数23
重み付け値
Weight_L=Diff_R2/(Diff_L2+Diff_R2)
Weight_R=1−Weight_L
(Equation 22 )
Square of each deviation Diff_L2 = Difference_L * Difference_L
Diff_R2 = Difference_R * Difference_R
(Equation 23 )
Weighting value Weight_L = Diff_R2 / (Diff_L2 + Diff_R2)
Weight_R = 1−Weight_L

22から明らかなように各偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることにより、反対側の偏差が大きい(自側の偏差が相対的に小さい)ほど、重み付けが大きくなり、しかも図4のように2次の加重曲線をとることから、左右に加重した重み付けがなされる。(ステップS5) As is clear from Equation 22, by taking the ratio of the square of the deviation on the opposite side to the sum of the squares of each deviation, the larger the deviation on the opposite side (the smaller the deviation on the own side), the greater the weighting. Moreover, since a quadratic weighting curve is taken as shown in FIG. 4, weighting weighted to the left and right is performed. (Step S5)

以上説述した通り、重み付け値演算ステップ(S3〜S5)では左右の画素列に付与された画素レベル値を用い、次に説明する欠落画素の画素レベル予測値に対応する重み付け値を算出することができる。
なお、本発明は画素レベル予測値に重み付けを行って的確な画素の補間を行うことを提案するものであって、重み付けの方法は上記に拘わらず任意に定めることができる。特に上記数式は好適な算出式を提案したものであるが、算出回路、演算器の処理性能に合わせてより簡便な算出式でも、より複雑な統計計算を行う構成でもよい。
As described above, in the weighting value calculation steps (S3 to S5), the pixel level value assigned to the left and right pixel columns is used to calculate the weighting value corresponding to the pixel level prediction value of the missing pixel described below. Can do.
It should be noted that the present invention proposes that the pixel level prediction value is weighted to perform accurate pixel interpolation, and the weighting method can be arbitrarily determined regardless of the above. In particular, the above formula proposes a suitable calculation formula, but a simple calculation formula or a more complicated statistical calculation may be used in accordance with the processing performance of the calculation circuit and the arithmetic unit.

一方、画素レベル値取得部(20)のカラー遅延器(203)では、入力されたカラー画像(1)から上記グレー遅延器(202)と同様の5段階遅延処理によって欠落画素の左側の2つの画素と右側の2つの画素を抽出し、それぞれの画素レベル値を取得する。(ステップS6)
このとき、グレー変換を行っていないため、画素レベル値としてはRGBそれぞれの色相値が得られる。本来の処理としてはRGBそれぞれについて同一の処理を行うが、以下では説明を簡潔にするために単に画素レベル値、画素レベル予測値として総称し、各色毎の処理については言及しない。
On the other hand, in the color delay unit (203) of the pixel level value acquisition unit (20), the two left pixels of the missing pixel are processed from the input color image (1) by the same five-stage delay process as the gray delay unit (202). The pixel and the two pixels on the right are extracted, and the respective pixel level values are acquired. (Step S6)
At this time, since gray conversion is not performed, RGB hue values are obtained as pixel level values. Although the same processing is performed for each of RGB as the original processing, in the following, in order to simplify the description, the pixel level value and the pixel level predicted value are simply referred to generically, and the processing for each color is not mentioned.

カラー遅延器(203)で抽出された画素レベル値は左から順にP1、P2、(欠落画素)、P4、P5とする。そしてこれらの値を画素レベル予測演算手段である画素レベル予測演算器(21)に入力する。   The pixel level values extracted by the color delay unit (203) are P1, P2, (missing pixels), P4, and P5 in order from the left. These values are input to a pixel level prediction calculator (21) which is a pixel level prediction calculator.

画素レベル予測演算器(21)では、まずP1とP2、P4とP5の大小関係を比較する。そして、補間対象となる補間画素が周辺の画素の中でどのような関係を有しているのか予測する。すなわち、本発明が想定するのは次の3つのパターンであり、そのうち2つを図5及び図6に示している。   The pixel level prediction computing unit (21) first compares the magnitude relationship between P1 and P2, and P4 and P5. Then, it is predicted what relationship the interpolated pixel to be interpolated has among the surrounding pixels. That is, the present invention assumes the following three patterns, two of which are shown in FIGS.

図5は左側から画素レベル値が順に下がり、右側では順に上がっている。このようなパターンでは補間画素は下向きのピークとなっていると予測する。
一方、図6は左側から画素レベル値が順に上がり、右側では順に下がっている。このようなパターンの場合には補間画素が上向きのピークとなっていると予測される。
In FIG. 5, the pixel level value decreases in order from the left side, and increases in order on the right side. In such a pattern, the interpolation pixel is predicted to have a downward peak.
On the other hand, in FIG. 6, the pixel level value increases in order from the left side and decreases in the right side. In the case of such a pattern, it is predicted that the interpolation pixel has an upward peak.

さらに、どちらのパターンにも該当しない場合がある。各パターンに応じて、左側、右側のそれぞれの画素レベル値に基づく補間画素に付与されるべき画素レベル予測値を算出する。
まず図5のパターンについては数24の通りである。
Furthermore, there is a case where neither pattern is applicable. In accordance with each pattern, a pixel level prediction value to be given to the interpolation pixel based on the left and right pixel level values is calculated.
It is as few 24 for the pattern of first FIG.

(数24
P1>P2 且つ P4<P5のとき
FD_L=P2−(|P1−P2|)
FD_R=P4−(|P4−P5|)
(Equation 24 )
P1> P2 and when the P4 <P5 FD_L = P2- (| P1-P2 |)
FD_R = P4- (| P4-P5 |)

この式は、P1(50)からP2(51)への下落率に基づいて比例計算を行い、左側の予測値FD_L(52)を求める一方、P5(53)からP4(51)についても下落率に基づいて比例計算を行い、右側の予測値FD_R(55)を求めている。従って、上の例のように隣接して距離が同一な画素間でなく、連接する画素から異なる距離の画素を抽出する構成でも、比例計算により予測値を算出できる。   This formula performs a proportional calculation based on the rate of decline from P1 (50) to P2 (51) to obtain the left predicted value FD_L (52), while the rate of decline is also obtained for P5 (53) to P4 (51). The right side predicted value FD_R (55) is obtained by performing a proportional calculation based on the above. Therefore, a predicted value can be calculated by proportional calculation even in a configuration in which pixels having different distances are extracted from connected pixels, not between adjacent pixels having the same distance as in the above example.

図6のパターンについても同様に、数25に基づいて算出される。
(数25
P1<P2 且つ P4>P5のとき
FD_L=P2+(|P1−P2|)
FD_R=P4+(|P4−P5|)
Similarly, the pattern of FIG. 6 is calculated based on Equation 25 .
(Equation 25 )
P1 <P2 and P4> when the P5 FD_L = P2 + (| P1 -P2 |)
FD_R = P4 + (| P4-P5 |)

さらに、図5、図6いずれのパターンにも該当しない場合には、左右それぞれにおいて欠落画素に隣接する画素の画素レベル値P2、P4を画素レベル予測値とする。すなわち数26の通りである。
(数26
上記以外のとき
FD_L=P2
FD_R=P4
Further, when neither of the patterns shown in FIGS. 5 and 6 is applicable, the pixel level values P2 and P4 of the pixels adjacent to the missing pixel in the left and right are set as the pixel level predicted values. That is, as shown in Equation 26 .
(Equation 26 )
When other than the above FD_L = P2
FD_R = P4

本発明の画素レベル予測演算器(21)は以上の画素レベル予測式に従って、欠落画素からそれぞれの向きの画素レベル値に基づく画素レベル予測値を出力する。(ステップS7)
前述した重み付け値演算ステップを中心とするステップ(S1〜S5)と、画素レベル予測演算ステップを中心とするステップ(S6〜S7)は同時に平行して行うことができる。演算処理を1個の中央演算プロセッサ(CPU)などで行う場合などにはいずれかの順序で順に処理してもよい。
The pixel level prediction computing unit (21) of the present invention outputs a pixel level prediction value based on the pixel level value in each direction from the missing pixel according to the above pixel level prediction formula. (Step S7)
The steps (S1 to S5) centering on the above-described weighting value calculation step and the steps (S6 to S7) centering on the pixel level prediction calculation step can be performed in parallel at the same time. When the arithmetic processing is performed by one central arithmetic processor (CPU) or the like, the processing may be performed in any order.

そして、画素レベル予測演算ステップで得られた画素レベル予測値に対して、重み付け値演算ステップで得られた重み付け値を用いて重み付け平均処理(S8)を行う。
すなわち補間対象画素レベル値演算手段である重み付け平均演算器(23)において、各側の画素レベル予測値と重み付け値を乗じ、その結果を合計する数27の演算を行う。
Then, a weighted average process (S8) is performed on the predicted pixel level value obtained in the pixel level prediction calculation step using the weight value obtained in the weight value calculation step.
That is, in the weighted average calculator (23), which is the interpolation target pixel level value calculation means, the pixel level prediction value on each side is multiplied by the weight value, and the calculation of the number 27 is performed to add the results.

(数27
補間画素に付与されるべき画素レベル値
A3=(FD_L*Weight_L)+(FD_R*Weight_R)
(Equation 27 )
Pixel level value to be given to the interpolation pixel A3 = (FD_L * Weight_L) + (FD_R * Weight_R)

このような重み付け処理は次に説明するように顕著な効果を奏する。すなわち図7に示すように、P1からP2への下落率と、P4からP5への下落率が異なり、徐々に緩やかになるような場合に、従来の単純に平均をとる線形補間方法では望ましい画素レベル値よりも大きな値となってしまい、適切な補間が実現できない。同様に図8では線形補間によると適正値よりも小さな画素レベル値となってしまう。   Such weighting processing has a remarkable effect as described below. That is, as shown in FIG. 7, when the rate of decrease from P1 to P2 is different from the rate of decrease from P4 to P5, and is gradually gradual, a pixel that is desirable in the conventional linear interpolation method that simply averages The value becomes larger than the level value, and appropriate interpolation cannot be realized. Similarly, in FIG. 8, the pixel level value is smaller than the appropriate value by linear interpolation.

適正な画素レベル値が得られないことは、カラー画像では不自然な色合いの画素が配置されることになり、好適な画素補間とは言えない。グレー画像においても同様であって、特にグレー画像から2値化する際などには僅かな濃度の違いによって結果が異なるため、最適な画素補間を行う必要性は極めて高い。   If an appropriate pixel level value cannot be obtained, pixels with an unnatural hue are arranged in a color image, which is not a preferable pixel interpolation. The same applies to a gray image, and particularly when binarizing from a gray image, the result differs depending on a slight difference in density, and therefore the necessity for performing optimal pixel interpolation is extremely high.

以上の重み付け平均処理(S8)により本発明の処理を完了してもよいが、さらに好適な実施例として次に示す画素レベル値制限ステップを加えて実施することができる。
すなわち、画素レベル値制限手段である画素レベル値制限部(24)において得られた画素レベル値の出力範囲を制限する。画素レベル値制限部(24)には欠落画素から左右に向けてそれぞれ8画素の画素レベル値を取得し、その最大値と最小値を検出する濃度検出回路(241)と、該最大値、最小値の範囲内となるように画素レベル値を制限する出力濃度制限回路(242)が設けられる。
The processing of the present invention may be completed by the above weighted average processing (S8). However, as a more preferred embodiment, the following pixel level value limiting step can be added.
That is, the output range of the pixel level value obtained by the pixel level value limiting unit (24) which is a pixel level value limiting unit is limited. The pixel level value limiting unit (24) acquires a pixel level value of 8 pixels from the missing pixel to the left and right, respectively, and a density detection circuit (241) for detecting the maximum value and the minimum value, and the maximum value and the minimum value. An output density limiting circuit (242) for limiting the pixel level value so as to be within the value range is provided.

本処理を説明する図を図9に示す。
左右8画素の画素レベル値(濃度)が図のように推移するとき、左から3画素目(90)の点が最大濃度をとり、右から6画素目の点(91)が最小濃度をとっている。
そして欠落画素に付与される画素レベル値が点(92)のように最大濃度と最小濃度の間に入っている場合にはそのままの画素レベル値を出力する。
一方、点(93)のように最大濃度を上回っている場合には、これを最大濃度値と同一の値として画素レベル値を出力する。すなわち点(93)のように出力する。
FIG. 9 is a diagram for explaining this processing.
When the pixel level values (density) of the left and right 8 pixels change as shown in the figure, the third pixel (90) point from the left takes the maximum density, and the sixth pixel point (91) from the right takes the minimum density. ing.
If the pixel level value assigned to the missing pixel is between the maximum density and the minimum density as indicated by the point (92), the pixel level value is output as it is.
On the other hand, if it exceeds the maximum density as indicated by the point (93), the pixel level value is output with the same value as the maximum density value. That is, the output is as shown by point (93).

逆に最小濃度を下回る値となっている場合には、最小濃度値を画素レベル値として出力する。
本処理の目的は、上記の演算上では最大濃度を上回るような画素レベル値となった場合でも、それでは極端に明るく不適切なことがあるため、周辺の画素の画素レベル値と比較してその範囲内に制限するものである。
この応用形態として、例えば周辺の最大濃度に基づいてさらに一定の増量を認めるなど所定の閾値を設けて上限(下限も同じ)を設定してもよい。
Conversely, when the value is lower than the minimum density, the minimum density value is output as a pixel level value.
The purpose of this processing is that even if the pixel level value exceeds the maximum density in the above calculation, it may be extremely bright and inappropriate, so it is compared with the pixel level value of surrounding pixels. It is limited within the range.
As this application form, for example, a predetermined threshold value may be provided such that a certain increase is recognized based on the peripheral maximum density, and an upper limit (the lower limit is the same) may be set.

出力濃度制限回路(242)からは制限範囲に収められた補間画素の画素レベル値が出力される。本発明に係る画素補間機構の作用はこれによって完了する。
さらに、本実施例の画像読取装置では最初の欠落画素位置に得られた画素レベル値を挿入するために、補間位置演算器(25)と、元画素位置位相補正部(26)、補間画素出力部(27)からなる画像出力部を設けている。
The output density limit circuit (242) outputs the pixel level value of the interpolated pixels within the limit range. This completes the operation of the pixel interpolation mechanism according to the present invention.
Further, in the image reading apparatus of the present embodiment, in order to insert the pixel level value obtained at the first missing pixel position, the interpolation position calculator (25), the original pixel position phase correction unit (26), the interpolation pixel output An image output unit composed of the unit (27) is provided.

すなわち、補間位置演算器(25)は読取部(CIS)の各画素が読み取った信号をシステムカウンタでカウントすると共に、読取部の例えば左端1画素目が読み取ったことを検知して、その時から画素カウンタによるカウントを開始する。図10に示すように、システムカウンタでは順次画素がカウントされるが、画素カウンタでは読取部のセンサチップごとにカウントが行われる。   That is, the interpolation position calculator (25) counts the signal read by each pixel of the reading unit (CIS) by the system counter, detects that the first pixel at the left end of the reading unit has been read, and the pixel from that time. Start counting by the counter. As shown in FIG. 10, the system counter sequentially counts pixels, but the pixel counter counts for each sensor chip of the reading unit.

例えば1つのセンサチップに468画素配置されているとすれば、469画素目が本発明で補間すべき欠落画素であることがわかる。そのため補間位置演算器(25)からは補間画素出力部(27)に向けて補間画素位置情報であることを示す信号が出力される。(ステップS11)   For example, if 468 pixels are arranged in one sensor chip, it can be seen that the 469th pixel is a missing pixel to be interpolated in the present invention. Therefore, a signal indicating interpolation pixel position information is output from the interpolation position calculator (25) to the interpolation pixel output unit (27). (Step S11)

一方、元画素位置位相補正部(26)はカラー画像(1)を入力して、本発明に係る補間画素の演算処理を行うのに要する時間相当分だけ信号を遅延させる。そのために図11に示すように遅延線を用いて欠落画素の画素レベル値の出力と同期をとる処理が行われる。(ステップS12)   On the other hand, the original pixel position phase correction unit (26) receives the color image (1) and delays the signal by an amount corresponding to the time required for performing the interpolation pixel calculation processing according to the present invention. For this purpose, as shown in FIG. 11, a process for synchronizing the output of the pixel level value of the missing pixel is performed using a delay line. (Step S12)

最後に補間画素出力部(27)では、まず同期された元画像の画素を入力しながら、ステップS11による補間画素位置情報に従い、補間位置の信号(フラグ)時には欠落画素の画素レベル値を挿入する(ステップS13)。
この繰り返しにより全ての欠落画素は順に補間され、最終的にカラー画像(2)として出力させることができる。
Finally, in the interpolated pixel output unit (27), the pixel level value of the missing pixel is inserted at the time of the interpolated position signal (flag) according to the interpolated pixel position information in step S11 while inputting the synchronized original image pixels. (Step S13).
By repeating this, all the missing pixels are interpolated in order, and can finally be output as a color image (2).

本発明は、以上説述した通り画像読取装置として提供するだけでなく、画素補間機構を装置単体として提供することもできる。また、画像読取装置の画像入力処理部及び画像出力部の構成は公知の画像読取装置において既存の構成と組み合わせて適宜設計することができる。   As described above, the present invention can provide not only an image reading apparatus but also a pixel interpolation mechanism as a single apparatus. In addition, the configurations of the image input processing unit and the image output unit of the image reading apparatus can be appropriately designed in combination with an existing configuration in a known image reading apparatus.

本画像読取装置による読取結果と、従来の画像読取装置による読取結果の比較を図13に示す。
ギャップのある状態で画像を読み取ると、上の文字(130)のように該ギャップ部分に相当する空白が生じてしまう。これを従来の重み付けを行わない補間方法によると左の文字(131)のようにノイズ状に補間され、OCR等の後段の処理において障害となる問題があった。
本発明による重み付けを用いた方法では、図7、図8で示したような効果を有するため、より好適な右の文字(132)のような読取結果を得ることができた。
FIG. 13 shows a comparison between a reading result obtained by the image reading apparatus and a reading result obtained by a conventional image reading apparatus.
When an image is read in a state where there is a gap, a blank corresponding to the gap portion is generated as in the upper character (130). According to the conventional interpolation method that does not perform weighting, there is a problem that interpolation is performed in a noise manner like the left character (131), which becomes an obstacle in subsequent processing such as OCR.
Since the method using weighting according to the present invention has the effects as shown in FIGS. 7 and 8, it is possible to obtain a more preferable reading result such as the right character (132).

本発明の方法は、以上説述した通りの簡便な手法ながら良好な画素補間を実現できるため、帳票を読み取る装置など高速かつ正確に画像を読み取る機器に実装すると有意義である。スキャナなどの画像読取装置として提供するだけでなく、読み取った画像を蓄積したコンピュータに画素補間方法を実装して蓄積された画像の画素を補間する技術として用いることもできる。   Since the method of the present invention can realize good pixel interpolation with the simple method as described above, it is meaningful to be mounted on a device that reads images at high speed and accurately, such as a device that reads forms. In addition to being provided as an image reading apparatus such as a scanner, it can also be used as a technique for interpolating the pixels of an accumulated image by implementing a pixel interpolation method in a computer that accumulates the read image.

本発明に係る画素補間方法(画像読取方法を含む)の処理流れ図である。4 is a processing flowchart of a pixel interpolation method (including an image reading method) according to the present invention. 本発明に係る画像読取装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an image reading apparatus according to the present invention. 平均値算出ステップの処理を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the process of an average value calculation step. 本発明における重み付け値のグラフ曲線である。It is a graph curve of the weighting value in this invention. 本発明による画素レベル予測値の算出方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the calculation method of the pixel level estimated value by this invention. 本発明による画素レベル予測値の算出方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the calculation method of the pixel level estimated value by this invention. 本発明における重み付けの効果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of the weighting in this invention. 本発明における重み付けの効果を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the effect of the weighting in this invention. 出力濃度制限ステップの処理の説明図である。It is explanatory drawing of a process of an output density restriction | limiting step. 補間位置演算器による処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process by an interpolation position calculator. 元画素位置位相補正部の構成図である。It is a block diagram of an original pixel position phase correction | amendment part. 読取部の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a reading part. 本発明の効果を示す読取結果の比較図である。It is a comparison figure of the reading result which shows the effect of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 入力カラー画像
2 出力カラー画像
S1 グレー変換ステップ
S2 グレー遅延ステップ
S3 平均値算出ステップ
S4 差分絶対値算出ステップ
S5 重み付け算出ステップ
S6 カラー遅延ステップ
S7 画素レベル予測演算ステップ
S8 重み付け平均ステップ
S9 最大最小濃度検出ステップ
S10 出力濃度制限ステップ
S11 補間位置演算ステップ
S12 元画素位置位相補正ステップ
S13 補間画素出力ステップ
1 Input Color Image 2 Output Color Image S1 Gray Conversion Step S2 Gray Delay Step S3 Average Value Calculation Step S4 Difference Absolute Value Calculation Step S5 Weighting Calculation Step S6 Color Delay Step S7 Pixel Level Prediction Calculation Step S8 Weighting Average Step S9 Maximum Minimum Density Detection Step S10 Output density limiting step S11 Interpolation position calculation step S12 Original pixel position phase correction step S13 Interpolation pixel output step

Claims (9)

複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することによって画像を読み取る際に、該画像中から連続する画素のレベル値P1、P2、P4、P5を読み取り、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値P3を付与する画素補間方法であって、
画素レベル値群取得手段が、該補間対象画素から第1の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群と、該第1の向きとは反対向きである第2の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群とを取得する画素レベル値群取得ステップに続き、
画素レベル予測演算手段が、該各画素レベル値群を次の数1から数3で表される画素レベル予測式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの画素レベル予測値FD_L及びFD_Rを演算する画素レベル予測演算ステップと
重み付け値演算手段が、該各画素レベル値群を第1の方向及び第2の方向の偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることによって第1の方向及び第2の方向に加重した重み付けを行う重み付け算出式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの重み付け値を演算する重み付け値演算ステップと
を同時又はいずれかの順序で処理した後、
補間対象画素レベル値演算手段が、該第1の向きの画素レベル予測値FD_Lに該第1の向きの重み付け値を乗じると共に、該第2の向きの画素レベル予測値FD_Rに該第2の向きの重み付け値を乗じる演算を含む補間対象画素レベル算出式を用いて該補間対象画素の画素レベル値を算出する補間対象画素レベル値演算ステップ
を有することを特徴とする画素補間方法。
(数1)
画素のレベル値が、P1>P2 且つ P4<P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2−(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4−(|P4−P5|)
(数2)
画素のレベル値が、P1<P2 且つ P4>P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2+(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4+(|P4−P5|)
(数3)
画素のレベル値が、前記数1又は数2の関係以外のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2
第2の向きの予測値FD_R=P4
When an image is read by scanning a reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel in one column , level values P1, P2, P4, and P5 of continuous pixels are read from the image , and the image is missing. A pixel interpolation method for providing a pixel level value P3 of the interpolation target pixel,
The pixel level value group acquisition means has a pixel level value group assigned to a predetermined number of pixels connected in the first direction from the interpolation target pixel, and a second direction that is opposite to the first direction. Following the pixel level value group acquisition step of acquiring the pixel level value group assigned to the predetermined number of connected pixels,
The pixel level prediction calculation means uses the pixel level prediction formulas expressed by the following equations 1 to 3 as the pixel level prediction calculation means, and the pixel level prediction values FD_L and FD_R in the first direction and the second direction, respectively. A pixel level prediction calculating step and a weighting value calculating means for calculating each pixel level value group by taking a ratio of the square of the deviation on the opposite side to the sum of the squares of the deviations in the first direction and the second direction. A weighting value calculating step for calculating weighting values in the first direction and the second direction using weighting formulas for weighting weighted in the first direction and the second direction, simultaneously or in any order After processing
Interpolation target pixel level value calculating means multiplies the pixel direction predicted value FD_L in the first direction by the weighting value in the first direction, and the pixel direction predicted value FD_R in the second direction in the second direction. A pixel interpolation method comprising: an interpolation target pixel level value calculation step of calculating a pixel level value of the interpolation target pixel using an interpolation target pixel level calculation formula including a calculation of multiplying the weighting value of.
(Equation 1)
When the level value of the pixel is P1> P2 and P4 <P5
Predicted value FD_L = P2- (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R in the second direction = P4- (| P4-P5 |)
(Equation 2)
When the level value of the pixel is P1 <P2 and P4> P5
Predicted value FD_L = P2 + (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R = P4 + (| P4-P5 |) in the second direction
(Equation 3)
When the level value of the pixel is other than the relationship of Equation 1 or
Predicted value FD_L = P2 in the first direction
Prediction value FD_R = P4 in the second direction
前記画素レベル予測演算ステップにおいて、
前記各画素レベル値群からそれぞれ少なくとも2個の画素レベル値を抽出し、
該画素レベル値が第1の向き及び第2の向きのいずれにおいても前記補間対象画素に向かって上昇しているとき、又は該補間対象画素に向かって下落しているときには、各向きにおける上昇率又は下落率から該補間対象画素に相当する画素レベル値をそれぞれ算出して画素レベル予測値とする一方、
それ以外のときには、該補間対象画素に各向きにおいて連接する画素の画素レベル値をそれぞれの画素レベル予測値とする
請求項1に記載の画素補間方法。
In the pixel level prediction calculation step,
Extracting at least two pixel level values from each of the pixel level value groups;
When the pixel level value increases toward the interpolation target pixel in either the first direction or the second direction, or when the pixel level value decreases toward the interpolation target pixel, the increase rate in each direction Or, while calculating the pixel level value corresponding to the interpolation target pixel from the drop rate, respectively, as the pixel level predicted value,
The pixel interpolation method according to claim 1, wherein in other cases, the pixel level value of a pixel connected to the interpolation target pixel in each direction is set as the respective pixel level predicted value.
前記重み付け値演算ステップにおいて、
前記第1の向きにおける画素レベル値群を平均した第1平均値と、前記第2の向きにおける画素レベル値群を平均した第2平均値と、前記補間対象画素から双方の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値を平均した中央平均値とを算出し、
該第1平均値と中央平均値との第1偏差、及び該第2平均値と中央平均値との第2偏差を比較して偏差が少ない方により大きな重み付け値を付与する
請求項1又は2に記載の画素補間方法。
In the weight value calculating step,
A first average value obtained by averaging the pixel level value group in the first direction, a second average value obtained by averaging the pixel level value group in the second direction, and a predetermined concatenation in both directions from the interpolation target pixel. Calculate the median average value obtained by averaging the pixel level values assigned to the number of pixels,
The first deviation between the first average value and the median average value and the second deviation between the second average value and the median average value are compared, and a larger weight is given to the one with the smaller deviation. The pixel interpolation method described in 1.
前記画素補間方法において、補間対象画素レベル値演算ステップに続き、
画素レベル値制限手段が、該補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、前記補間対象画素の画素レベル値を該範囲内となるように補正する画素レベル値制限ステップを有する
請求項1ないし3のいずれかに記載の画素補間方法。
In the pixel interpolation method, following the interpolation target pixel level value calculating step,
The pixel level value limiting means has at least one of a maximum value and a minimum value from a peripheral pixel level value group assigned to pixels having a predetermined number of peripheral pixels in each of the first direction and the second direction from the interpolation target pixel. 4. The pixel interpolation method according to claim 1, further comprising: a pixel level value limiting step of determining a pixel level value limiting range based on the pixel level value and correcting the pixel level value of the interpolation target pixel to be within the range. .
前記画素レベル値が、画素の色相値、彩度値、明度値の少なくともいずれかである
請求項1ないし4のいずれかに記載の画素補間方法。
The pixel interpolation method according to any one of claims 1 to 4, wherein the pixel level value is at least one of a hue value, a saturation value, and a brightness value of a pixel.
複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することによって画像を読み取る際に、該画像中から連続する画素のレベル値P1、P2、P4、P5を読み取り、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値P3を付与する画素補間装置において、
該補間対象画素から第1の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群と、該第1の向きとは反対向きである第2の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群とを取得する画素レベル値群取得手段と、
該各画素レベル値群を次の数4から数6で表される画素レベル予測式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの画素レベル予測値を演算する画素レベル予測演算手段と、
該各画素レベル値群を第1の方向及び第2の方向の偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることによって第1の方向及び第2の方向に加重した重み付けを行う重み付け算出式に入力して第1の向き及び第2の向きそれぞれの重み付け値を演算する重み付け値演算手段と、
該第1の向きの画素レベル予測値FD_Lに該第1の向きの重み付け値を乗じると共に、該第2の向きの画素レベル予測値FD_Rに該第2の向きの重み付け値を乗じる演算を含む補間対象画素レベル算出式に基づいて該補間対象画素の画素レベル値を算出する補間対象画素レベル値演算手段と
を備えたことを特徴とする画素補間装置。
(数4)
画素のレベル値が、P1>P2 且つ P4<P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2−(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4−(|P4−P5|)
(数5)
画素のレベル値が、P1<P2 且つ P4>P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2+(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4+(|P4−P5|)
(数6)
画素のレベル値が、前記数1又は数2の関係以外のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2
第2の向きの予測値FD_R=P4
When an image is read by scanning a reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel in one column , level values P1, P2, P4, and P5 of continuous pixels are read from the image , and the image is missing. In the pixel interpolation device that gives the pixel level value P3 of the interpolation target pixel,
A pixel level value group assigned to a predetermined number of pixels connected in the first direction from the interpolation target pixel, and a predetermined number of pixels connected in a second direction opposite to the first direction. A pixel level value group obtaining unit for obtaining the obtained pixel level value group;
Pixel level prediction calculation means for calculating the pixel level prediction values in the first direction and the second direction using the pixel level prediction formulas expressed by the following equations 4 to 6 for each pixel level value group;
Each pixel level value group is weighted in the first direction and the second direction by taking the ratio of the square of the deviation on the opposite side to the sum of the squares of the deviations in the first direction and the second direction. Weight value calculating means for calculating the weight values of the first direction and the second direction by inputting to the weight calculation formula;
Interpolation including a calculation of multiplying the predicted pixel level value FD_L in the first direction by the weight value in the first direction and multiplying the predicted pixel level value FD_R in the second direction by the weight value in the second direction A pixel interpolation device comprising: an interpolation target pixel level value calculating unit that calculates a pixel level value of the interpolation target pixel based on a target pixel level calculation formula.
(Equation 4)
When the level value of the pixel is P1> P2 and P4 <P5
Predicted value FD_L = P2- (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R in the second direction = P4- (| P4-P5 |)
(Equation 5)
When the level value of the pixel is P1 <P2 and P4> P5
Predicted value FD_L = P2 + (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R = P4 + (| P4-P5 |) in the second direction
(Equation 6)
When the level value of the pixel is other than the relationship of Equation 1 or
Predicted value FD_L = P2 in the first direction
Prediction value FD_R = P4 in the second direction
前記画素補間装置において、
前記補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、
前記補間対象画素レベル値演算手段が算出した補間対象画素の画素レベル値を該範囲内となるように補正する画素レベル値制限手段を備えた
請求項6に記載の画素補間装置。
In the pixel interpolation device,
A pixel level value limiting range based on at least one of the maximum value and the minimum value from the peripheral pixel level value group assigned to the pixels having a predetermined number of peripheral pixels in each of the first direction and the second direction from the interpolation target pixel. Decide
The pixel interpolation device according to claim 6, further comprising a pixel level value limiting unit that corrects the pixel level value of the interpolation target pixel calculated by the interpolation target pixel level value calculation unit to be within the range.
複数の画素読取素子を少なくとも1列並列して読取対象を走査することによって画像を読み取る際に、該画像中から連続する画素のレベル値P1、P2、P4、P5を読み取り、該画像中で欠損した補間対象画素の画素レベル値P3を付与する画素補間装置において、該画像読取装置が、
該画素読取素子が読み出した画素レベル値を走査に伴って入力処理し、画像として蓄積する画像入力処理部と、
該補間対象画素から第1の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群と、該第1の向きとは反対向きである第2の向きに連接する所定数の画素に付与された画素レベル値群とを取得する画素レベル値群取得手段、
該各画素レベル値群を予め備えた数7から数9で表される画素レベル予測式を用いて第1の向き及び第2の向きそれぞれの画素レベル予測値を演算する画素レベル予測演算手段、
該各画素レベル値群を第1の方向及び第2の方向の偏差の自乗の総和に対する反対側の偏差の自乗の比を取ることによって第1の方向及び第2の方向に加重した重み付けを行う重み付け算出式に入力して第1の向き及び第2の向きそれぞれの重み付け値を演算する重み付け値演算手段、
該第1の向きの画素レベル予測値FD_Lに該第1の向きの重み付け値を乗じると共に、該第2の向きの画素レベル予測値FD_Rに該第2の向きの重み付け値を乗じる演算を含む補間対象画素レベル算出式に基づいて該補間対象画素の画素レベル値を算出する補間対象画素レベル値演算手段
の各手段からなる画素補間機構と、
該画素補間機構により補間した補間対象画素を含む画像を出力する画像出力部と
を備えたことを特徴とする画像読取装置。
(数7)
画素のレベル値が、P1>P2 且つ P4<P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2−(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4−(|P4−P5|)
(数8)
画素のレベル値が、P1<P2 且つ P4>P5の関係のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2+(|P1−P2|)
第2の向きの予測値FD_R=P4+(|P4−P5|)
(数9)
画素のレベル値が、前記数1又は数2の関係以外のとき
第1の向きの予測値FD_L=P2
第2の向きの予測値FD_R=P4
When an image is read by scanning a reading target with a plurality of pixel reading elements arranged in parallel in one column , level values P1, P2, P4, and P5 of continuous pixels are read from the image , and the image is missing. In the pixel interpolating apparatus that gives the pixel level value P3 of the interpolation target pixel, the image reading apparatus includes:
An image input processing unit that performs an input process of the pixel level value read by the pixel reading element along with scanning and accumulates it as an image;
A pixel level value group assigned to a predetermined number of pixels connected in the first direction from the interpolation target pixel, and a predetermined number of pixels connected in a second direction opposite to the first direction. Pixel level value group acquisition means for acquiring
Pixel level prediction calculation means for calculating each pixel level prediction value in each of the first direction and the second direction using the pixel level prediction formulas represented by Expressions 7 to 9 including the respective pixel level value groups in advance;
Each pixel level value group is weighted in the first direction and the second direction by taking the ratio of the square of the deviation on the opposite side to the sum of the squares of the deviations in the first direction and the second direction. A weighting value calculating means for calculating a weighting value for each of the first direction and the second direction by inputting to the weighting calculation formula;
Interpolation including a calculation of multiplying the predicted pixel level value FD_L in the first direction by the weight value in the first direction and multiplying the predicted pixel level value FD_R in the second direction by the weight value in the second direction A pixel interpolation mechanism comprising each means of interpolation target pixel level value calculation means for calculating a pixel level value of the interpolation target pixel based on a target pixel level calculation formula;
An image reading apparatus comprising: an image output unit that outputs an image including an interpolation target pixel interpolated by the pixel interpolation mechanism.
(Equation 7)
When the level value of the pixel is P1> P2 and P4 <P5
Predicted value FD_L = P2- (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R in the second direction = P4- (| P4-P5 |)
(Equation 8)
When the level value of the pixel is P1 <P2 and P4> P5
Predicted value FD_L = P2 + (| P1-P2 |) in the first direction
Prediction value FD_R = P4 + (| P4-P5 |) in the second direction
(Equation 9)
When the level value of the pixel is other than the relationship of Equation 1 or Equation 2
Predicted value FD_L = P2 in the first direction
Prediction value FD_R = P4 in the second direction
前記画像読取装置において、
前記画素補間機構が、
前記補間対象画素から第1の向き及び第2の向きそれぞれ所定の周辺画素数の画素に付与された周辺画素レベル値群から、その最大値又は最小値の少なくともいずれかに基づく画素レベル値制限範囲を決定し、
前記補間対象画素レベル値演算手段が算出した補間対象画素の画素レベル値を該範囲内
となるように補正する画素レベル値制限手段を備えた
請求項8に記載の画像読取装置。
In the image reading apparatus,
The pixel interpolation mechanism is
A pixel level value limiting range based on at least one of the maximum value and the minimum value from the peripheral pixel level value group assigned to the pixels having a predetermined number of peripheral pixels in each of the first direction and the second direction from the interpolation target pixel. Decide
The image reading apparatus according to claim 8, further comprising a pixel level value limiting unit that corrects the pixel level value of the interpolation target pixel calculated by the interpolation target pixel level value calculation unit to be within the range.
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